- 42 -

Lucrarea numărul 6

Bazinul hidrografic.

Determinarea elementelor morfometrice ale unui bazin hidrografic.

Bazinul hidrografic reprezintă suprafaţa de pe care un râu sau un sistem hidrografic

îşi adună apele, fiind considerat un sistem deschis, deoarece în cuprinsul său se realizează un

permanent schimb de materie şi energie cu mediul înconjurător.

Intrările de materie în acest sistem deschis (bazin hidrografic) sunt reprezentate de:

precipitaţii, intrările de materie provenite din bazinele hidrografice vecine pe cale subterană

sau la suprafaţă prin intermediul vântului sau în urma activităţilor socio-economice şi nu în

ultimul rând de energia provenită de la Soare prin insolaţie sau radiaţie directă.

Ieşirile de materie şi energie dintr-un bazin hidrografic se realizează prin: scurgerea

lichidă, scurgerea solidă, chimică şi biologică, prin evapotranspiraţie, prin scurgerea subterană,

prin acţiunea vântului, prin energia provenită de la Soare reflectată şi radiată şi nu în ultimul

rând prin intervenţia omului (Sorocovschi, 2002).

Studiul unui bazin hidrografic se recomandă să se facă mai întâi pe o hartă topografică,

iar după stabilirea elementelor caracteristice, cum sunt: cursul râului principal, afluenţii

acestuia, izvoarele existente în bazin, mlaştinile, gheţarii, pădurile, torenţii, grindurile,

ostroavele, etc., să se confrunte cu situaţia existentă în teren.

Cercetările de teren ar putea scoate la iveală neconcordanţa hărţii topografice cu situaţia

prezentă din teren a bazinului. Astfel s-ar putea constata că unele elemente geografice

inventariate pe harta topografică să nu se mai găsească pe suprafaţa bazinului, în schimb ce

altele noi, surprinse în etapa de teren, să nu fie consemnate pe hartă. De aceea e necesar ca

harta topografică să fi adusă la zi, prin completarea acesteia cu toate modificările observate pe

teren, rezultate prin acţiunea factorilor externi şi prin acţiunea activităţii antropice (Pişotă,

1992).

Cunoaşterea elementelor morfometrice ale unui bazin hidrografic este utilă în realizarea

sintezelor hidrologice. Dintre elementele morfometrice care prezintă un interes deosebit şi care

vor fi prezentate în această lucrare practică se numără: cumpăna de ape, perimetrul bazinului,

suprafaţa bazinului, lungimea bazinului, lungimea râului, lăţimea bazinului, altitudinea medie a

bazinului şi panta medie a bazinului.

- 43 -

Pentru aplicaţia practică de la această lucrare fiecare student va primi o hartă

topografică cu scara 1:25000, pe care va trebui să delimiteze pentru un anumit râu indicat de

către profesorul coordonator, bazinul său hidrografic, trasând cumpăna de ape.

E necesar să menţionăm faptul că toate etapele ce urmează a fi descrise mai jos,

referitoare la determinarea elementelor morfometrice ale unui bazin hidrografic, pot fi parcurse

nu numai la această lucrare practică, ci şi în cazul unui studiu asupra unui bazin hidrografic

pentru disciplina Hidrologie sau pentru elaborarea lucrării de licenţă.

Cumpăna de ape este reprezentată de o linie sinuoasă ce uneşte puncte de cea mai

mare altitudine şi care separă două bazine hidrografice vecine. Poate fi de două feluri, şi

anume: cumpănă de ape superficială, care delimitează un bazin hidrografic la suprafaţă şi

cumpănă de ape subterană, care corespunde bazinului hidrografic subteran. Delimitarea

bazinelor hidrografice se face pe hărţi topografice reprezentate la diferite scări, începând de la

gura de vărsare a râului pentru care vrem să delimităm bazinul hidrografic, cu o linie

întreruptă, îngroşată şi de culoare roşie, care cade perpendicular pe curbele de nivel şi care

urmăreşte punctele cu cele mai mari altitudini.

Afluenţii sunt delimitaţi prin cumpene de ape secundare, trasate prin linii întrerupte,

subţiri şi de culoare neagră, ce urmăresc partea pozitivă a curbelor de nivel (Pişotă, 1992).

După delimitarea bazinului hidrografic pe harta topografică, fiecare student va trebui să

copieze pe o hârtie de calc, bazinul hidrografic delimitat, râul principal şi afluenţii acestuia şi

curbele de nivel din cadrul bazinului. În final după copierea acestora pe hârtia de calc se vor

calcula principalele elemente morfometrice ale bazinului hidrografic urmărind paşii de mai jos.

Perimetrul bazinului (P) reprezintă lungimea proiecţiei orizontale a cumpenei de apă,

exprimată în km, care poate fi determinată cu ajutorul curbimetrului, raportându-ne la scara

hărţii topografice utilizate. Pentru a obţine valori cât mai apropiate de realitate se poate

determina o înălţime medie a cumpenei apelor şi o pantă medie a perimetrului.

Înălţimea medie (hm) a cumpenei apelor se exprimă ca raport între suma înălţimii medii

a vârfurilor (hv) şi a înşeuărilor (hs) şi valoarea 2:

2)(

m SV hhh

Panta medie a perimetrului (Ip) se determină ca raport între dublul diferenţei de nivel

dintre cel mai înalt vârf şi gura de vărsare (ΔH) şi lungimea în km a cumpenei apelor (P)

(Zăvoianu, 1999):

- 44 -

P2Ip

Suprafaţa bazinului (F) reprezintă spaţiul drenat de reţeaua hidrografică de cursuri

temporare şi permanente de apă, delimitat de cumpăna de ape. Aceasta se poate determina

printr-o metodă clasică, denumită metoda planimetrică, care se bazează pe utilizarea

planimetrului polar “Reiss” sau digital, urmărind în derularea măsurătorii, următorii paşi:

- se aşează foaia de calc pe care se află bazinul hidrografic, pe o suprafaţă orizontală,

peste care se suprapune planimetrul polar sau digital;

- se fixează braţul polar de la planimetrul polar pe suprafaţa de lucru şi se reglează

scara la 1:25000;

- se fixează la 0 cm2 cadranele aparatului după ce s-a aşezat stiletul de la braţul trasor

pe punctul de plecare, pas ce nu e necesar în cazul planimetrului digital;

- se efectuează măsurătoarea în sensul acelor de ceasornic, pe linia cumpenei de ape,

astfel încât unghiul dintre braţele planimetrului să nu fie mai mare de 90°;

- se citeşte valoarea suprafeţei planimetrate pe planimetrul digital, iar dacă s-a folosit

un planimetru polar, această valoare se citeşte în următoarea ordine: cifra sutelor la disc (1 spre

exemplu), cifra zecilor (7) şi a unităţilor (2) la ruletă şi cea a zecimalelor la vernier (4);

- în final valoarea suprafeţei planimetrate este de 172,4 cm2, obţinută prin diferenţa

dintre valoarea finală citită şi cea iniţială, fixată înainte de a începe măsurătoarea (0 cm2);

- suprafaţa reală se obţine cu ajutorul regulii de trei simplă. Spre exemplu pe o hartă cu

scara 1:25000, un pătrat cu latura de 1 cm (0,25 km în teren) are o suprafaţă de 1 cm2,

calculând cu formula suprafeţei pentru un pătrat, iar suprafaţa acestuia în teren este de 0,0625

km2. Astfel prin aplicarea regulii de trei simplă se obţine pentru un bazin cu o valoare a

suprafeţei planimetrate de 172,4 cm2, o suprafaţă reală de 10,77 km (Şerban, Bătinaş, 2009).

1 cm 2 ......................................... 0,0625 km2

172,4 cm 2 ......................................... x

x = 775,101

0625,0*4,172 km2

Pentru ca valoarea obţinută în urma măsurării suprafeţei unui bazin hidrografic prin

metoda planimetrării să fie cât mai exactă e necesar să se realizeze minim 3 măsurători, care

vor fi trecute în tabelul 6.1, iar în final să se calculeze valoarea medie a măsurătorilor efectuate,

- 45 -

valoare ce va fi trecută de asemenea în tabelul 6.1. La fel se realizează şi în cazul calculării

suprafeţei versantului drept şi stâng.

Lungimea bazinului (L) este un parametru care în practică se foloseşte pentru a arăta

distanţa existentă între punctul de vărsare sau confluenţă şi un punct pe cumpăna de ape, situat

pe direcţia izvorului (Zăvoianu, 1999).

Lungimea maximă (Lmax) a bazinului reprezintă distanţa dintre izvor şi vărsare,

măsurată pe hartă cu ajutorul unei rigle, paralel cu linia principală de drenaj.

Se trasează în primă fază segmente de dreaptă dispuse perpendicular pe cursul

principal, la inflexiunile acestuia, care să nu depăşească limitele cumpenei de ape şi care să

aibă o distanţă optimă între ele, în profil longitudinal, de 1-3 cm, în funcţie de dimensiunile

bazinului şi de scara de reprezentare utilizată.

Se stabileşte mijlocul fiecărui segment prin măsurare cu ajutorul riglei şi marchează

poziţia acestuia cu un punct pe segmentul respectiv, iar în final se unesc toate aceste puncte de

pe fiecare segment în parte, cu o linie frântă.

În cazul primului segment, mijlocul acestuia se uneşte cu un punct situat pe cumpăna

apelor, obţinut prin prelungire, conform configuraţiei curbelor de nivel superioare altimetric

cotei izvorului, iar în cazul ultimului segment, mijlocul acestuia se uneşte cu punctul de vărsare

al cursului principal (Şerban, Bătinaş, 2009).

În final linia astfel obţinută se măsoară cu ajutorul riglei, a bandei de hârtie, a

curbimetrului sau a compasului echidistanţier, etc. În cazul în care se foloseşte rigla e nevoie ca

valoare obţinută să fie raportată la scara hărţii cu ajutorul regulii de trei simplă.

Lungimea medie (Lmed) a bazinului poate fi determinată ca un raport între suprafaţa

bazinului (F) şi lăţimea acestuia (B):

LmedBF

Lungimea unui râu reprezintă distanţa pe care o parcurge acel râu. În cazul lungimii

sinuoase (Ls) a unui anumit râu se stabileşte cu exactitate locul izvorului şi punctul de vărsare,

după care se măsoară cu ajutorul curbimetrului sau a unei benzi de hârtie lungimea cursului

luând în calcul toate inflexiunile râului, iar în cazul măsurării lungimii în linie dreaptă (Ld) a

râului, se uneşte mai întâi printr-un segment de dreaptă punctul în care se află izvorul râului

- 46 -

respectiv cu punctul de vărsare, sau de confluenţă, după care se măsoară acest segment cu

ajutorul curbimetrului sau a unei benzi de hârtie.

Lăţimea bazinului (B) este un element morfometric important deoarece este cunoscut

faptul că amplitudinea undelor de viitură creşte direct proporţional cu creşterea lăţimii.

Lăţimea maximă (l) reprezintă linia dreaptă ce uneşte două puncte cele mai îndepărtate,

care cade aproximativ perpendicular pe lungimea bazinului. Se măsoară cu ajutorul riglei şi

raportând valoarea obţinută la scara hărţii (Pişotă, 1992).

Lăţimea medie (B) se exprimă în km, ca raport între suprafaţa bazinului (F) şi lungimea

medie a acestuia (Lmed):

BmedLF

Altitudinea medie (Hm) a unui bazin hidrografic este un parametru foarte important

deoarece ne oferă o primă informaţie asupra unităţii de relief în care se încadrează bazinul

hidrografic studiat. Astfel în funcţie de altitudinea medie, bazinele hidrografice se clasifică în:

- bazine hidrografice de munte, atunci când au o altitudine medie de peste 800 m,

- bazine hidrografice de deal sau podiş cu o altitudine medie cuprinsă între 300 - 800 m

- bazine hidrografice de câmpie cu o altitudine de sub 300 m (Pişotă, 1992).

Acest parametru este foarte important şi în procesul de analiză cantitativă din

Hidrologie, deoarece este cunoscut faptul că scurgerea specifică (l/s*km2) este în strânsă

legătură cu acest element (Teodorescu, 2009).

Altitudinea medie se obţine ca raport între produsul suprafeţelor şi înălţimilor medii

dintre curbele de nivel şi suprafaţa totală a bazinului. Datele referitoare la înălţimea medie

cuprinsă între suprafeţele diferitelor curbe de nivel se vor trece în tabelul 6.6, după care cu

ajutorul relaţiei de mai jos se calculează altitudinea medie:

HmF

hfhfhf nn

...2211

unde:

f1,...,n – suprafaţa dintre două curbe de nivel, în m;

h1,...,n – semisuma altitudinii celor două curbe de nivel învecinate, în m;

F – suprafaţa totală a bazinului, în km2;

- 47 -

Panta medie (Im) a unui bazin hidrografic este un element morfometric important

deoarece de acest parametru depinde viteza de deplasare a apei pe versanţi, ceea ce va influenţa

procesele de eroziune, transport şi sedimentare. Pentru determinarea acestui parametru e

necesară cunoaşterea mai multor elemente morfometrice, cum ar fi: cota curbelor de nivel,

lungimea acestora şi echidistanţa dintre ele (Sorocovschi, 2002).

Pentru determinarea pantei medii a unui anumit bazin hidrografic se foloseşte

următoare formulă de calcul:

ImF

IIIIIIh nnn

121

0 ...)2

(

unde:

h – diferenţa între cotele curbelor de nivel învecinate, în m;

l1, l2, ..., ln – lungimea curbelor de nivel, în m;

F – suprafaţa bazinului, în km2;

Coeficientul de asimetrie (Ca) a unui bazin hidrografic scoate în evidenţă repartiţia

suprafeţei bazinului faţă de axa de drenaj şi se calculează cu ajutorul următoarei relaţii:

Ca Fff drstg )(2

Coeficientul de sinuozitate (Cs) reprezintă raportul dintre lungimea reală a bazinului,

sau lungimea sinuoasă a râului (Ls) şi lungimea în linie dreaptă (Ld) ce uneşte extremităţile

luate în considerare, şi anume ce uneşte punctul de izvor cu punctul de vărsare. Acest

parametru poate avea valori mai mari de 1 şi se exprimă cu următoarea formulă de calcul

(Pişotă, 1992):

Csd

S

LL

Densitatea reţelei hidrografice a unui bazin hidrografic este un parametru important

deoarece oglindeşte atât gradul de fragmentare a reliefului, cât şi condiţiile de formare ale

scurgerii. Se exprimă în km/km2 ca raport dintre lungimea totală a reţelei de râuri şi canale (L)

şi suprafaţa teritoriului (F):

DFL

- 48 -

TEMĂ:

I. Să se delimiteze bazinul hidrografic al râului ....................................... Copiaţi de pe

harta topografică ................................... pe o foaie de calc A4, bazinul hidrografic delimitat cu

curbele de nivel şi cursurile de apă permanente şi temporare din cadrul acestuia. Adăugaţi

hărţii de pe foaia de calc celelalte elemente indispensabile unei hărţi (cadrul hărţii, titlu,

orientare, scară şi legendă) şi lipiţi-o pe pagina 68.

II. Să se determine elementele morfometrice ale bazinului hidrografic al râului

..................................... completând spaţiile de mai jos:

1. Determinarea perimetrului P = ................... km

2. Determinarea înălţimii medii a cumpenei apelor hm = (hv + hs) / 2, hm = .................... m

3. Determinarea pantei medii a perimetrului Ip = 2ΔH / P, Ip = .............................. m

4.

Tabelul 6.1. Elementele necesare determinării suprafeţei bazinului râului ..............................................

Nr.crt.

Elemente de determinatMăsurători efectuate cuplanimetrul digital (km²) Media valorilor

(km²)1 2 3

1Suprafaţa totală a

bazinuluiF

2Suprafaţa versantului

drept fdr

3Suprafaţa versantului

stâng fst

Scara hărţii 1:25000

5.

Tabelul 6.2. Elementele necesare determinării lungimii maxime a bazinului (Lmax) râului .....................

6. Determinarea lungimii medii a bazinului Lmed = F /B, Lmed = .................... km

Nr. măsurătorii Lungimea grafică (cm) Lungimea reală (km) Media lungimii (km)123

- 49 -

7.

Tabelul 6.3. Elementele necesare determinării lungimii sinuoase a râului (Ls) .......................................

8.Tabelul 6.4. Elementele necesare determinării lungimii în linie dreaptă a râului (Ld) ............................

9.Tabelul 6.5. Elementele necesare determinării lăţimii maxime a bazinului hidrografic al râului ...........

10. Determinarea lăţimii medii a bazinului hidrografic B = F / Lmed, B = .................. km

11.Tabelul 6.6 Elementele necesare determinării altitudinii medii a bazinului hidrografic al râului …......Nr.crt.

Ecart între curbelede nivel (m)

Suprafaţa (F) Alt. medie întrecurbe de nivel (km)

Volum reliefW (km³)Planim.(cm²) Reală (km²)

123456789101112131415

Sup. totală (Ft) = Volum total (Wt) =Hmed = Wt / Ft = ……………………….…… m

Nr. măsurătorii Lungimea grafică (cm) Lungimea reală (km) Media lungimii (km)123

Nr. măsurătorii Lungimea grafică (cm) Lungimea reală (km) Media lungimii (km)123

Nr. măsurătorii Lăţimea grafică (cm) Lăţimea reală (km) Media lăţimii (km)123

- 50 -

12.

Tabelul 6.7. Elementele necesare determinării pantei medii a bazinului hidrografic al râului …………..a b

Nr.crt.

Valoarea curbeide nivel (m)

Lungimea curbeide nivel (km)

Semisuma lungimiicurbelor de nivel (km)

Diferenţa întrecurbele de nivel

ProdusP = a × b

123456789101112131415

Suma (P) =

Imed = suma produselor (P ) / suprafaţa totală a bazinului (F) = ………….......….… m/km2

13. Determinarea coeficientului de asimetrie a bazinului hidrografic (Ca)

Ca = 2 (fdr - fst) / F, Ca = .................................................................................

14. Determinarea coeficientului de sinuozitate a bazinului hidrografic (Cs)

Cs = Ls / Ld, Cs = .................................................................................

15. Determinarea reţelei hidrografice a bazinului hidrografic (D)

D = ΣL / F, D = ………………………………….………… km/km2

- 51 -

Fig. 6.1. Harta bazinului hidrografic al râului ...........................................................................................